1 Haptic Interfaces

2 Haptics is the study of human touch and interaction with the external environment via touch. Haptic interfaces are a class of human computer interaction (HCI) devices that predominantly appeal to this particular sensory modality. Touch is unique as a human sense in that it can be used to gather information regarding the external environment and also to interact with it.

3 'the sensibility of the individual to the world adjacent to his body by the use of his body‘ Geldard A Haptic Interface is a device that allows a computer to recreate the sense of touch for the users of a Virtual Reality environment. The word 'haptic' is derived from the Greek "haptesthai" meaning "to touch,".

4 Haptic interfaces devices are useful for tasks where visual information is not sufficient and may include unacceptable manipulation errors. Haptic interfaces are defined as those that allow both "input" and "output" with the simulated environment.

5 A typical device will take the form of a framework with one or more degrees of freedom (DOF), usually allowing exploration of a 3D workspace. giving the user the illusion of hard contact with a surface.

6 Teleoperation

7 Interfaces Virtuales

8 Interfaces Virtuales(2)

9 Manipulación de cubo virtual

10 Manipulación de una pelota

11 Secuencia cambio de herramientas

MECANISMO Y MÉTODOS DE RESPUESTA DEL TACTO Sensibilidad Somática Proprioception -Mecánoreceptores (articulaciones esqueléticas). -Músculos. Los receptores del cuerpo humano que perciben el movimiento y la posición son: - Terminaciones de los Nervios libres. - Corpúsculos Ruffini y Pacinian.

Receptores de la piel

MECANISMO Y MÉTODOS DE RESPUESTA DEL TACTO Sensibilidad Somática Sensibilidad de la fuerza Mecánoreceptores de los músculos. Sensibilidad de la piel. Mecánoreceptores Térmoreceptores

MECANISMO Y MÉTODOS DE RESPUESTA DEL TACTO Proprioception y Force Display Para la Visualización de la fuerza se utiliza un dispositivo mecánico que genéra una reacción a una fuerza aplicada a un objeto virtual. Exoskeleton Force Display Un exoskeleton es un sistema de sensores pegados a la mano. Tool-Handling Force Display Su sonfiguración es simialar aun Joystick.

MECANISMO Y MÉTODOS DE RESPUESTA DEL TACTO Proprioception y Force Display Object-Oriented Force Display Estos dispositivos mueven o deforman objetos virtuales para simular sus formas. Passive Props La fuerza aplicada por el usuario es medida y conesta es determinada la deformación del objeto virtual.

MECANISMO Y MÉTODOS DE RESPUESTA DEL TACTO Proprioception y Full-Body Haptics La fuerza aplicada en todo el cuerpo es un importante factor en el movimiento del cuerpo. Sliding Device El usario camina atravéz de una barra deslisable y con esto se crea una imagen de un espacio virtual. Caminadora Simula la cuesta de un terreno virtual y aplica fuerza gravitacional al usuario.

MECANISMO Y MÉTODOS DE RESPUESTA DEL TACTO Proprioception y Full-Body Haptics Almohadilla de pie Utiliza controladores que son puestos en le pie del usario y estos simulan la viscocidad de la tierra. Dispositivo de pedaleo Reconocimiento de gestos al caminar

MECANISMO Y MÉTODOS DE RESPUESTA DEL TACTO Sensibilidad de la piel y Tactile Display Se utilizan objetos virtuales con texturas muy pequeñas para estimular a la piel y así se pueda observar las formas de reacción de ésta a diferentes tipos de texturas.

Ejemplo de tactile display

21 finger-Hand Haptics Tecnologías “finger-Hand Haptics” Tipo Exoskeleton: Finger-Hand PEN-Based Interfaz “Haptic” Orientado a objetos FEELEX 1 FEELEX 2

22 finger-Hand Haptics Tecnologías “finger-Hand Haptics” Desventajas del Finger-Hand: Tiene un espacio de trabajo muy reducido Carece de fricción Muy complicado Depende de actuadores

23 Ejemplos Exoskeleton

24 “Finger-Hand” Actuadores triangulos

25 “Finger-Hand”

26 finger-Hand Haptics Tecnologías “finger-Hand Haptics” Ventajas de PEN-Hand: Las personas están familiarizadas con las plumas. Es mas fácil de usar La pluma es libre de los actuadores

27 Como Funciona??? paralelo

28 “PEN-Based”

29 Haptic Tecnologías“Haptic” Orientado a objetos Parecido Finger-Hand y PEN-Based La interfaz permite al usuario tocar el mundo virtual en un simple punto Ventaja con OO: -Te tener permite tener sensibilidad (poder sentir al objeto virtual)

30 Haptic Tecnologías“Haptic” Orientado a objetos Sus desventajas: Es muy difícil que lo entiendan las personas de mayor edad utiliza muchos actuadores es muy robusto el diseño muy pequeño el espacio de trabajo Una pared sólida es muy difícil de simular

31 Haptic Tecnologías“Haptic” Orientado a objetos Ventajas: puedes sentir el objeto virtual hace mas amena la interacción

32 Feellex

33 Haptic Tecnologías“Haptic” Orientado a objetos Componentes: De una pantalla flexible Proyector Un arreglo de actuadores que simulan la forma del objeto virtual

34 Haptic Tecnologías“Haptic” Orientado a objetos Como funciona: Los actuadores convierten la forma de la imagen en 2d visualizada en la pantalla, en un objeto palpable Todo esto relacionado con la medición de la posición de la pantalla con la mano

35 Haptic Tecnologías“Haptic” Orientado a objetos

36 Feelex 2

37 Ejemplos de aplicación Medicina: Este tipo de tecnología se ha implementado en la medicina. Modelo de objetos 3D

38

39 Tecnologías “Haptics” de Cuerpo Completo

40 Interfaz de Locomoción Basada en “Treadmill”

41 Interfaz Basada en “Treadmill” Principio: Hacer que la interfaz se mueva en sentido contrario del usuario. Problema: Diseñar un método que permita al usuario cambiar de dirección. Requerimientos: Usuarios y actuadores deben estar fuera de la superficie. Área del caminador debe ser superficie plana. Superficie hecha de material poco estirable.

42 Mecanismo y Funcionamiento Grupo de cinturones conectados entre sí. 20 “treadmills” conectados lado a lado en forma perpendicular. 20 “treadmills” conectados a 4 cadenas y montados en 4 rieles. Cada “tredmill” cuenta con su motor de 200W Máxima velocidad de rotación de 1.2m/s Máxima aceleración de 10m/s² Máxima frecuencia de 0.8Hz.

43 Interfaz Basada en “Treadmill”

44 Interfaz de Locomoción Basada en “Foot - Pad”

45 Métodos de Presentación de una superficie desigual Mayores investigaciones. Frecuentemente aplicadas en simulación de edificios y espacios urbanos. Sensación de subir y bajar escaleras. Funcionamiento: Cuando el usuario pisa hacia delante el ángulo de “pitch” y la posición vertical incrementa. Cuando el usuario pisa hacia delante para bajar el ángulo de “pitch” y la posición vertical decrementa.

46 Diseño Básico de un “Gait– Master” Interfaz que simula una superficie desigual omni- direccional. Elementos Básicos: dos 6 DOF montados en una tabla. Cada elemento base es controlado para que pueda trazar la posición del pie.

47 Algoritmo de Control del “Gait- Master” Para mantener la posición las plataformas de movimiento tienen que cancelar el movimiento de los pies. La cancelación es como sigue: - Asumir que el pie derecho está en la posición de adelante y el pie izquierdo en la posición trasera mientras camina - Cuando el usuario pisa hacia enfrente con el pie izquierdo su peso es desplazado hacia el pie derecho. - La plataforma del pie derecho regresa acorde con el desplazamiento del pie izquierdo, así la posición central es mantenida. - La plataforma del pie izquierdo sigue la posición del pie izquierdo. Cuando el usuario termina de pisar hacia enfrente, la plataforma soporta el pie izquierdo.

48 APLICACIONES PARA HAPTIC INTERFACE Aplicaciones para Finger-Hand Haptics - Medicina - Modelado de Formas tridimencionales - Interfaz usando Haptic - Arte Aplicaciones para Locomotion Interface

49 Medicina Simuladores Quirurgicos Simuladores de Examenes Medicos - Técnicas de Palpitación

50 Modelado de Formas Tridimencionales Recreación Haptic Precisión en tareas de modelado PHAMToM FEELEX ;Soporte de Manipulaciones Naturales

51 Interfaz Utilizando Haptic Touchscreen

52 Arte Escultura Interactiva

53 Aplicaciones para Locomotion Interfaces Simuladores de Desastres Simuladores de evacuación Análisis de comportamiento Simuladores de fenómenos físicos

54 Conclusiones La tecnología Haptics es indispensable para la interacción humana en el mundo real. Las interfaces haptic comerciales disponibles son caras y limitadas en sus funciones. El propósito es el hacer que el uso de esta tecnología parte de nuestra vida diaria.